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TFT型液晶显示器原理

[日期:2008-06-01] 来源:  作者: [字体: ]

 

 TFT型液晶显示器也采用了两夹层间填充液晶分子的设计。只不过是把TN上部夹层的电极改为了FET晶体管,而下层改为了共通电极。在光源设计上,TFT的显示采用“背透式”照射方式,即假想的光源路径不是像TN液晶那样的从上至下,而是从下向上,这样的作法是在液晶的背部设置了类似日光灯的光管。光源照射时先通过下偏光板向上透出,借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极,在FET电极导通时,液晶分子的表现如TN液晶的排列状态一样会发生改变,也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是,由于FET晶体管具有电容效应,能够保持电位状态,先前透光的液晶分子会一直保持这种状态,直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。  

图1-5中所示的是TFT-LCD的工作结构图,加深对工作原理的理解。

英文翻译

          Capacitor存储电容,Display electrode显示电极,a-Si非晶硅,Insulator绝缘膜,Drain electrode漏电极,Gate electrode栅电极,Source electrode源电极,Adjacent gate electrode line相邻的栅电极线,Adjacent capacitor相邻存储电容,Same material相同材料

 

1.3 TFT-LCD模组生产流程

1.3.1  JI (实装)制程介绍

     JI(实装)是液晶生产Module厂前段部分。主要是经过Array(阵列),Cell(灌液晶)后的面板与FPC (Flexible Print Circuit Board可挠性印刷电路板,又称软质电路板),PCB(Print Circuit Board 印刷电路板,又称硬质电路板)进行组装。完成液晶面板集成控制显示画面的部分。图1-6是JI(实装)工艺流程图。 

面板的编号(Cell   Kitting) ----边缘线的切断(Laser Cut)----将IC封装于玻璃上(COG)(1)                         (2)                            (3)

贴软质电路板(COG  FPC)----Bonding  inspection   PCB----贴硬质电路板(PCB)----检查贴
 
(4)                       (5)                             (6)

硬质电路板的贴附情况(PCB  Test)----给面板边缘电路上硅胶密封(Silicon   Dispenser)           (7)                                           (8)

图1-6    JI(实装)工艺流程图

(2边缘线的切断(Laser Cut)

Laser Cut的作用是切断Panel上的COG位置的Short  Bar(前制程ESD的防护设计),让信号可以独立驱动。具体包括Panel的端面清洁、Panel翻面放入Laser Cut机台、Panel取出三个工序。

(3IC封装于玻璃上(COG)

COG目的是把驱动IC和面板用ACF胶粘在一起。具体包括Panel loader、Wet  Clean、UV  Clean、ACF贴附On COG、Driver  IC预压、Driver  IC本压、FPC制程七个工序。

(4贴软质电路板(COG  FPC)FPC

Combine  FPC  With   Cell.目的是Cell与FPC线路导通。具体包括Panel传送、ACF贴附On FPC、FPC预压、FPC本压、Bonding检查五个工序。

5)Bonding  inspection   PCB

Bonding   Inspection目的检查COG和FPC实装后的品质。工具采用50倍,镜像显微镜。具体包括Panel的取出、Panel的外观检查、Panel放入显微镜、 Bonding的检查四个工序。

6)PCB Bonding

  PCB Bonding作用是把PCB 贴在Cell上,具体包括传递Panel、ACF on  PCB 贴附、PCB Bonding三个工序。

(7)检查硬质电路板的贴附情况(PCB  Test)

PCB  Test功能有a.预防同一不良现象的连续发生。b检测出Panel,COG,PCB,各站电性功能不良品。检测项目:a.电性  检查各画面是否正常  b. 外观  检查Panel是否有破片,缺角;或破损,刮伤,变形;或零件是否缺件,破损。具体包括Panel拿放、Panel放入治具、讯号线连接、功能Test、取出五个工序。

(8)给面板边缘电路上硅胶密封(Silicon   Dispenser)

    Silicon   涂覆的目的在于保护ITO线路及Driver  IC,防止水气、异物进入及遮光等。

1.3.2  COG 制程简介

   (1)TAB与COG工艺

LCM制造工艺的目的是根据不同设计要求选用合适的加工方法,为液晶显示屏(LCD)配上驱动电路部分,使其成为具备一定显示功能的液晶显示模块(LCM),TAB和COG工艺是近几年兴起的新的LCM加工工艺,TAB是Tape  Automated  Bonngding 的英文缩写,它是将带有驱动电路的软带通过ACF(各向异性导电膜)粘合,并在一定的温度、压力和时间热压下实现屏与驱动线路板连接的一种加工方式,它主要包含ACF预压、对位检查、本压和检测四个工序。

COG是Chip  On  Glass的英文缩写,是将LCD与IC电路直接连在一起的一种加工方式,它是在LCD外引线集中设计的很少面积上将LCD专用的LSI=IC专用芯片粘在其间,用压焊丝将各端点按要求焊在一起,再在上面滴铸分接胶即可,则IC的输入端同样也设计在LCD外引线玻璃上,并同样压焊到芯片的输入端点上,此时,这个装有芯片的LCD已经构成了一个完整的LCD模块,只要热压将其与PCB连接在一起就可以了。该工艺主要包含放屏、放ACF、放芯片,对位检查,芯片压焊、封胶、检测七个工序。

TAB与COG工艺相比,TAB工艺加工的模块由于采用集成芯片的软胶片与屏连接,可做的很薄,虽然TAB工艺对提高良率很有效,但其工艺流程复杂,成本也高。相比较COG工艺在成本上有很大优越性,其主要特点如下:

a.工艺简化,直接将芯片邦贴到LCD玻璃上,减少了焊接工艺.

b.体积小,更易于小型化,将PCB线路直接做到LCD 屏上.

          c.直接将裸芯片邦贴到LCD屏上,不存在芯片变形等问题. 。

 (2)COG工艺流程

  图1-7是COG的工艺流程图:

    

             放屏(CELL LOADER)-----湿洗(WET CLEAN)-----光清洗(UV CLEAN)
             (1)         (2)                (3)

-----放ACF(ACF ATTACH)-----对位检查(IC  PREBOND)-----芯片压焊(IC MAINBOND)
     (4)          (5)            (6)

-----取屏(CELL UNLOADER)-----目检(VISUAL INSPECTION )-----贴FPC(S/G FPC)
   (7)           (8)            (9)

-----PCB -----检测(PCB TEST)
  (10) (11)

图1-7 COG 的工艺流程图

 (1)放屏(CELL LOADER),将CELL(LCD面板)放入机台内。 

(2)湿洗(WET CLEAN),清除CELL上压着区的异物。用蘸有丙酮的无尘布清,清洗完X边,再清洗Y边。

(3)光清洗(UV CLEAN),UV CLEAN清除CELL压着区上的有机物,要控制制程参数照射累积照度和水滴角。

(4)放ACF(ACF ATTACH),将ACF预贴于CELL上,先贴X边,后贴Y边。控制温度,压力,时间。

(5)对位检查(IC  PREBOND),将IC预压于CELL上,加热ACF使之进行硬化反应,控制温度,压力,时间等制程参数。先贴Y边,后贴X边。

(6)芯片压焊(IC MAINBOND),先压Y边,对大尺寸而言,本压头要移位压两次才能压到所有的IC。

(7)取屏(CELL UNLOADER),将CELL传送至机台外。

(8)目检(VISUAL INSPECTION ),通过显微镜检查IC压着是否合乎标准,生产中采取每隔8分钟抽检一次的方法。检测外观,ACF贴附,IC压痕,IC压着精度等。

(9)贴FPC(S/G FPC)S/G FPC通过铁弗龙压着X边FPC,再进行本压。

(10)PCB-由OP对Y边FPC对位,再由机台本压。

(11)检测(PCB TEST),对Y边BOND PCB,预压,本压后进行电测;良品贴附GOMU,防止胶外溢;再涂硅胶。             

 

1.4  各向异性导电薄膜(ACF)简介

1.4.1  ACF概述

LCD玻璃基板与芯片是通过ACF结合到一起的,ACF(Anisotropic  Conductive  Film)各向异性导电薄膜,是分散有导电粒子的一种结合性薄膜。

工业上所用的ACF类似于双面胶结构,通过剥离一层承载膜实现ACF的贴合。ACF的压着依次经过基板、预压着、剥离承载膜、对位和本压着五个工序。ACF结合时要求一定的温度,压力,时间。玻璃基板与芯片的洁净度也影响了ACF的贴付效果。

 

ACF的功能

(1)ACF的导通性

导电粒子在ACF帖付过程中起主要作用,a调整bump与基板配线间的高度差.,b压力作用下,粒子靠弹性保持导通。ACF是通过镍/金镀层来达到导通的,导电粒子纵向受压变形使电极(bump)与ITO玻璃导通,一般情况下,压力越大,粒子变形越严重,压力足够大时,粒子变形破裂严重,然而此时的导通性并非最佳,粒子的变形和导通性之间有一定的制约关系。 

   单个bump上的粒子捕捉数与导通性之间的关系也是有一定限制的 ,粒子变形与导通性之间的关系如下图1-11,图中X轴是施加压力,Y轴是最大导通阻抗,由图可见压力为时,阻抗较低,导通性较好。此外,由经验得出,单个bump上捕捉到5个粒子时导通性最佳。因此COG流程中的抽检多是通过显微镜观察bump上粒子捕捉数来判断导通性,就ACF材料本身,导通性良好有一定的标准,如下:

(2)ACF的绝缘性

一般的导电粒子可分为三层,树脂(Resine)层,镍(Ni)层,金(Au)层。而随着电子元器件集成度和组装密度的不断提高,电子元器件也变的小型化和超小型化,目前所用的IC芯片bump越来越小,bump间隙也越来越小,ACF贴付时,导电粒子堆积在bump间隙内,导电层接触,很容易导致短路发生,影响了电路的正常导通。因此要求离子聚集在bump间也能保持绝缘,目前的ACF制造商采取的最广泛的解决方法是在一般粒子外层进行绝缘层涂布,保证了bump间的绝缘性。此外,绝缘粒子可对应高粒子密度,使用于微小bump间距的连接。

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